3D細(xì)胞培養(yǎng)，即三維細(xì)胞培養(yǎng)（three-dimensional cell culture，TDCC），是一種細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，它涉及將具有三維結(jié)構(gòu)的載體與不同種類的細(xì)胞在體外共同培養(yǎng)，使細(xì)胞能夠在載體的三維立體空間結(jié)構(gòu)中遷移、生長，從而構(gòu)成三維的細(xì)胞-載體復(fù)合物。以下是對3D細(xì)胞培養(yǎng)的詳細(xì)介紹：

一、技術(shù)原理與模型

技術(shù)原理：3D細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)利用三維結(jié)構(gòu)的載體模擬細(xì)胞在體內(nèi)的生長環(huán)境，使細(xì)胞能夠在更接近自然的狀態(tài)下生長和分化。

常見模型：

支架三維培養(yǎng)模型：使用各種支架材料（如水凝膠、多微孔支架、納米纖維支架等）作為細(xì)胞生長的基質(zhì)。

無支架三維培養(yǎng)模型：如懸滴法、旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)法和磁力懸浮法等，這些方法不需要支架材料，而是利用物理或化學(xué)手段使細(xì)胞自然聚集成三維結(jié)構(gòu)。

二、支架材料的選擇

在基于支架的3D細(xì)胞培養(yǎng)中，支架材料的選擇至關(guān)重要。理想的支架材料應(yīng)具備良好的生物相容性、可降解性、適宜的孔隙率和力學(xué)性能，以支持細(xì)胞的黏附、增殖和分化。水凝膠是一種常用的支架材料，它具有良好的生物相容性和類似天然組織的生物物理特性，能為細(xì)胞生長提供優(yōu)良環(huán)境。

三、培養(yǎng)環(huán)境的控制

為了確保3D細(xì)胞培養(yǎng)的成功，需要嚴(yán)格控制培養(yǎng)環(huán)境。這包括：

溫度：通常保持在37℃左右，以避免溫度過高影響細(xì)胞活性。

氣體環(huán)境：氧氣和二氧化碳的比例要適宜，多數(shù)細(xì)胞在5%二氧化碳的環(huán)境中生長良好。

無菌操作：確保無菌工作區(qū)域、使用無菌試劑和培養(yǎng)基，防止微生物污染。

四、培養(yǎng)方法的選擇與優(yōu)化

根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，可以選擇不同的3D細(xì)胞培養(yǎng)方法?；谥Ъ艿姆椒ㄍǔＩ婕皩⒓?xì)胞接種到支架上進(jìn)行培養(yǎng)，而無支架的方法則可能利用物理或化學(xué)手段使細(xì)胞自然聚集成三維結(jié)構(gòu)。在實(shí)際操作中，可以通過優(yōu)化培養(yǎng)條件（如細(xì)胞密度、培養(yǎng)基成分、培養(yǎng)時(shí)間等）來提高3D細(xì)胞培養(yǎng)的效果。

五、應(yīng)用與前景

3D細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，包括：

藥物篩選和毒性測試：3D培養(yǎng)提供更接近體內(nèi)情境的環(huán)境，使藥物篩選更準(zhǔn)確。

組織工程：可用于構(gòu)建各種類型的組織和器官模型，有望改善器官移植和組織修復(fù)領(lǐng)域的治療方法。

疾病建模：如腫瘤球體模型用于癌癥研究，以及神經(jīng)細(xì)胞球體模型用于研究神經(jīng)系統(tǒng)疾病。

器官芯片：在器官芯片技術(shù)中的應(yīng)用，用于模擬整個(gè)器官的功能，以更好地理解器官級別的生理學(xué)。

六、挑戰(zhàn)與展望

盡管3D細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)具有諸多優(yōu)勢，但仍面臨一些挑戰(zhàn)，如支架材料的生物相容性和可降解性、培養(yǎng)環(huán)境的精確控制、以及3D細(xì)胞培養(yǎng)模型的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)?；?。未來，隨著材料科學(xué)、生物技術(shù)和工程技術(shù)的不斷進(jìn)步，3D細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)有望在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，為生命科學(xué)研究和醫(yī)學(xué)治療提供更多的可能性和機(jī)遇。